Cu/CeO2上可见光辅助热催化合成NH3:H2O存在下NO通过CO还原的途径(英文)

NH₃不仅是关键的工业化学原料,而且是未来可再生能源的无碳燃料和可运输的载体.目前,工业合成NH₃仍然以传统的Haber-Bosch反应为主,需要300-500°C的高温和20-30 MPa的压力.为克服这些缺点,研究者设计了NO-CO-H₂O反应体系.在该反应中,通过有毒气体CO在H₂O存在的条件下将NO还原成NH₃,这是一种近乎理想的生产NH₃的方法.目前,已经报道了Pt/Al₂O₃在NO-CO-H₂O反应中具有较高的NH₃选择性,但反应温度(400°C)仍然较高,不利于实际应用.因此,在低温条件下引入光照,通过光辅助热催化NO-CO-H₂O反应来获得NH₃产品,是一种极具发展潜力的方法.研究人员通过密度泛函理论(DFT)研究发现, Cu在NO还原反应中具有很高的活性和NH₃选择性,且Cu在水煤气(C...     

第一性原理研究Fe及其团簇缺陷对KDP和ADP晶体激光损伤的影响

由于金属杂质离子对晶体损伤性质有不容忽视的影响，受实验条件限制，Fe及其团簇缺陷对晶体的影响机制尚不明确。采用第一性原理的方法，对磷酸二氢钾(KDP)和磷酸二氢铵(ADP)晶体中的Fe及其团簇缺陷进行模拟研究，确定其对晶体结构及光学性质方面的影响。研究发现，Fe进入KDP和ADP晶体中主要以取代P原子形成FeO₄基团最稳定，且其稳定形式以Fe³⁺为主。磁性状态研究发现磁性条件对晶体的结构和能量影响不大，Fe对晶体的损伤主要通过引起200～300 nm范围明显的光学吸收影响损伤阈值。Fe进入晶体中形成团簇缺陷可通过电荷补偿与O空位(VO)复合，几乎不会与OH空位(VOH)复合，团簇缺陷以Fe对晶体结构和性质的影响为主。     

基于姜黄素负载的上转换纳米传感体系测定生物样品中的铜离子

通过高温共沉淀法制备了发光效率高、形貌规则、粒径均一的上转换纳米粒子；采用反相微乳法合成二氧化硅壳层(SiO₂)，实现上转换纳米粒子从油相到水相的转移；将介孔二氧化硅壳层(mSiO₂)包覆在上转换纳米粒子表面，荧光响应分子姜黄素被负载在m SiO₂的孔道中。基于荧光共振能量转移的原理，构建“Turn on”纳米传感体系，并用于Cu²⁺的检测，检测线性范围为10～50μmol/L，检出限为0.5μmol/L。本方法可实现大鼠血清样品中Cu²⁺的检测。     

新建车站密贴下穿长期服役车站改扩建变形控制技术

为保证新建车站密贴下穿服役近50年车站改扩建施工的安全稳定，开展了运营和预留车站的状态评估，依据结构状态制定了施工变形控制标准，借助数值模拟对比了不同扩建施工方案的影响，并结合现场实施验证了优选方案的效果。结果表明：先期建成车站结构存在装饰层掉落、混凝土开裂、剥落、碳化、钢筋腐蚀、底板渗漏水、区间积水及变形缝不均匀沉降等问题；交叉中隔壁法（central cross diagram,CRD）方案中预留3号线车站的最大沉降量为2.2 mm，地表沉降1.7 mm；洞桩法（pile beam arch,PBA）方案中车站的最大沉降量为1.3 mm，地表沉降1.1mm。综合考虑多种因素后，推荐在该改扩建工程中采用PBA施工方案。现场采用PBA施工方案后，2、3号线车站结构的最大竖向变形分别为-1.28和-1.01 mm，监测指标均在安全阈值内。研究结果可为类似长期服役改扩建工程提供参考。     

耐盐希瓦氏菌异化还原铁过程中胞外聚合物的光谱分析

微生物的生长代谢往往受盐度的影响，因此筛选出耐盐性强的菌株对含盐废水的生物处理意义重大。选取一株从海洋分离具备耐盐异化金属还原的功能细菌(DMRB)——耐盐希瓦氏菌(Shewanella aquimarina XMS-1)作为研究对象，探究盐度对XMS-1还原Fe³⁺过程及胞外聚合物变化的影响。考察了不同盐度下XMS-1的Fe³⁺还原能力和胞外聚合物(EPS)的含量，并采用三维荧光光谱(3D-EEM)、拉曼光谱(Raman spectra)、红外光谱(FTIR)及其对应的二维相关光谱(2D-COS)分析了XMS-1还原Fe³⁺过程中EPS的变化。结果表明，蛋白为XMS-1 EPS中主要物质，占EPS含量的80%以上，多糖的含量相对较少，3%盐度条件下会促进XMS-1的EPS产量，表明XMS-1在高盐环境中会分泌更多的EPS来保护细胞进行正常的生理活动。Fe³⁺还原过程在盐度为1%～4%时得到促进，而在盐度高于5%时则受到抑制，过高盐度会抑制XMS-1的生长，导致Fe³⁺还原率下...     

基于纳米金针尖增强的亚表层光热效应研究

金纳米针尖激发的光场增强和光热效应在材料表面加工和激光辅助制造方面应用前景广泛，但其能量产生和转化机制的理论分析却鲜见展开。本文通过数值模拟研究了金纳米针尖与光相互作用的光场增强和光热效应。首先研究了独立金针尖的近场增强与入射波长和入射角度的关系。在波长为532 nm的平行光照射下，距离针尖表面10 nm处最大的电场增强高达约66倍。在针尖下方设置硅基底，针尖与硅基底的间隙中出现更强的光场增强，同时在硅基底的亚表层中产生热源。当入射光的功率密度为2×10⁷W/m²时，该热源的能量密度高达3×10¹⁵W/m³。在针尖下方设置单层石墨烯，增强效应形成的纳米尺度热源可以穿透单层碳原子使石墨烯被加热55倍。     

不同环境下硫化镉/铜基薄膜异质结退火对太阳电池性能调控

高效铜基薄膜太阳电池通常采用无机n型半导体材料CdS作为缓冲层,因此,缓冲层与吸收层之间的界面质量和能带匹配对载流子的收集利用至关重要.在优化CdS基础工艺的基础上,在含硫气氛下对硫化镉/铜基薄膜异质结进行退火的策略进一步提高CdS薄膜质量,并将其应用到铜基太阳电池,调控铜基薄膜电池p-n异质结能带匹配.研究表明, CdS薄膜在含硫的惰性气氛中退火可以有效提高CdS薄膜的结晶质量并抑制CZTS/CdS异质结界面的非辐射复合,器件的开路电压得到大幅提升,最高可达718 mV.在器件效率方面,基于溅射法的CZTS太阳电池效率从3.47%提升到5.68%,约为不退火处理的2倍.该研究为铜基薄膜太阳电池器件实现高开路电压提供了可靠的工艺窗口.同时,有力地说明了退火气氛选择对于CdS质量以及CZTS/CdS异质结能带匹配的重要性,除了界面互扩散以外,对薄膜材料组分及其结晶性等均实现了调控.